イベントセミナーJMAGユーザー会2013 講演概要

リーフレットはこちら (PDF, 304KB)

1日目:12月4日(水) / 2日目:12月5日(木)


今年度ご講演いただく内容を紹介いたします。
日英同時通訳:このマークの講演は日英同時通訳がございます。
※プログラムの内容は、予告なく変更する場合がございますので予めご了承ください。

12月4日(水):ユーザー会(1日目)

JMAG開発計画

日英同時通訳 JMAG開発計画
株式会社JSOL 山田 隆
JMAGをリリースして30年目の節目にあたり、これまでの歩みを振り返るとともに、今後の開発ロードマップを説明します。引き続き基本性能、すなわち、速度・精度・信頼性の向上を追求します。
また、JMAGを多様な場面でご利用いただけるよう、インタフェースの強化、専用ツールの開発を進めてまいります。
進化を続けるJMAGにご期待ください。

基調講演

日英同時通訳 モータ設計、解析のための数値解析における鉄心および鉄心素材の取り扱い
北九州工業高等専門学校 電気電子工学科 教授 開道 力氏
(1) 数値解析による性能算定と精度
数値解析によるモータ性能算定において、コアでの応力歪やコア素材の実条件の考慮が不十分であると、実機性能に対して誤差が生じる。正確な精度で性能を算定するには、モータ内の実条件や電磁鋼板条件を正確に把握することが重要である。
(2) コア素材(電磁鋼板)における磁気挙動のモデルへの反映
モータがパワエレクトロニクス技術で駆動される場合、コアは任意波形で励磁されるので、コア特性のモデリングは磁気挙動に対応したものが必要となる。
(3) 数値解析に求められる将来像
数値解析はコアなどの内部状態のように測定できない場合でも、実際に性能にあわせ込むことにより測定不可能状態が把握できる長所を持っている。数値解析値と実測性能に誤差がある場合は未認識情報の存在を示すものであり、測定不可能状態や未認識情報を把握できる数値解析は今後、重要な手段となる。

大規模解析および振動解析  - 大型変圧器 -

日英同時通訳 変圧器の負荷電流により発生する騒音源としての巻線振動
株式会社明電舎 変圧器工場 開発部 開発課 主任 脇本 聖氏
都市周辺の住宅地に近い変電所では、変圧器の低騒音化が要求される。鉄心磁束密度の低減、素材特性の改善、鉄心構造(接合・締付け)や加工歪への配慮等により、鉄心の振動に伴い発生する騒音(以下、励磁騒音)については、これまで低騒音化が進められてきた。励磁騒音が静かになってくると、これまで励磁騒音によってかき消され問題視されてこなかった負荷電流に伴い発生する騒音(以下、負荷電流騒音)が問題となる場合が出てきた。
そこで今回、負荷電流騒音の事前予測または低騒音化を目的とした取組みの一環として、通電時の電磁力(ローレンツ力)を加振力とする巻線振動解析(周波数応答解析)においてJMAGを活用した。本講演では、実験モデルで測定した気中通電(実加振)時の発生加速度とその数値解析の結果について紹介する予定である。CAEによる解析で実験結果が再現できるようになると、設計パラメータの検討に解析が活用され、製品競争力向上への貢献が期待される。

日英同時通訳 直流偏磁下における大型変圧器の磁界解析
富士電機株式会社 産業インフラ事業本部 千葉工場 変圧器部 設計第一課  田中 健一氏
変圧器に直流電流が流れることで鉄心が直流偏磁状態となり変圧器構造物の過熱、騒音、損失の増大などの悪影響が生じる事はよく知られている。大型変圧器において直流偏磁現象の実験、検証を実変圧器を用いて行なうことは設備的、コスト的問題から容易でない。したがってシミュレーションによって直流偏磁現象を検討する事は極めて有効である。今回、JMAGを用いて直流偏磁状態にある大型変圧器の構造物について磁界解析を実施し、発生損失を検討したので報告する。

日英同時通訳 The coupling of JMAG with Virtual.Lab Acoustics in view of efficiently predicting Transformer (Acoustic) Noise.
LMS, A SIEMENS BUSINESS De Langhe Koen氏
Even though transformers do not necessarily produce high noise levels, they can be annoying for individual and communities mainly due to the tonality of the noise. From an environmental perspective it is important to reduce the noise generated by transformers. This can be done by making sure the noise is contained within the transformer housing or at least by providing the right encapsulation of the transformer. In view of optimizing the transformer housing, it is of key importance to have high fidelity source models.
Magnetostriction represents one of the main components of transformer noise. In 2013, JSOL and LMS engaged into a partnership to extend the interface between JMAG and Virtual.Lab Acoustics to also include magnetostriction effects.
The focus of this collaboration is to be able to simulate noise from magnetostriction in a way that is fast, efficient and accurate. The techniques being developed is based on the projection of equivalent forces onto the structural modal basis of the transformer. These so-called generalized forces allows to reduce the amount of data substantially such that one can efficiently exchange data between JMAG and Virtual.Lab for acoustic radiation.
The presentation will show how such a process is implemented, including relevant examples.

日英同時通訳 大規模・高速化を徹底追求するJMAG - HPCソルバーのご紹介 -
株式会社JSOL 仙波 和樹
大型機のケースに発生する漂遊損や、回転機・トランスの電磁鋼板中に発生する損失を高精度に予測する必要性が高まっています。このようなケースではメッシュを細分化する必要があり、結果として、電磁界有限要素解析に要する時間が大きく増加します。
JMAGは解析時間短縮のため、HPCソリューションを強化し、GPUソルバー、高並列ソルバープログラムを新たにリリースします。
本発表では、高速なソルバープログラムとともに、適切なハードウェアの選択方法についてもご紹介をいたします。

モータ1

モータ磁気損失の計算精度向上の取り組み
株式会社デンソー 技術開発センター DE推進室 CAE技術開発課長 谷本 功一氏
車両の電動化や原材料費の高騰に伴い、小型かつ高効率なモータが要求されている。その実現に向け、例えば高回転化などの手段によって小型化と高効率・低損失化を両立すべく、開発を進めている。
しかし、損失の大半を占める磁気損失の評価は、旧来の経験式に頼っており、その計算誤差は大きく実用に耐えないのが現状である。
デンソーでは、製品設計で活用できる磁気損失の計算技術として、磁束密度計算の高精度化や鉄損式の改良などに取組んでいる。
本発表では、弊社の計算技術開発の考え方と事例、更なる精度向上を目指すための課題について紹介する。

JMAG-Designerによる磁心磁気特性の測定法検証
株式会社日立製作所 中央研究所 基礎研究部 磁性プロジェクト 主任研究員 今川 尊雄氏
近年、省エネルギ、省資源の観点から、モーターの効率向上が緊急の課題である。
モーター効率向上には、高品位な磁心材料の使用が必要であるが、一方で磁心内での磁性材料の磁気特性は、不可避な磁心反磁界の発生により希薄化され、明らかではない。磁心内の真の磁気特性把握とそれによる材料使用法の最適化が必須である。
Hコイル法は測定に障害となる磁心反磁界を補正できることから有効と考えているが、これを実機磁心形状に適用した例はない。本検討では、アキシャルギャップモーター磁心を対象に、その測定状態をモデル化し、JMAGにより磁心周辺磁界を算出することにより、Hコイル法による磁気特性測定の妥当性を検証し、実磁心特性が素材特性と異なることをあきらかにした。

永久磁石同期モータにおける磁石温度解析と実機検証
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 HV技術部 主担当 武田 健氏
EV・HV駆動モータには、耐熱性を確保するためDyやTbといった重希土類が添加されたネオジウム磁石を使用するのが一般的である。
しかしながら、重希土類は産出地が偏在しているため、資源供給に不安があり、また磁石コストを上げる要因にもなっている。
そのため、EV・HV駆動モータでは、磁石冷却や局所的反磁界低減などの手法によって、重希土類添加量の少ない低保持力磁石材料の活用が進められいるが、これらの設計検討を進める上では、磁石温度を正確に把握すること、磁石の温度上昇要因を把握することが重要である。
今回は、MILS(Model In the Loop Simulation)とJMAGによる損失解析、JMAG熱解析を活用した磁石温度解析の一手法を紹介すると共に、本手法の実機検証結果について報告する。

JMAG材料データベースへの新規導入電磁鋼板の紹介、およびスイッチトリラクタンスモータの特性に及ぼす無方向性電磁鋼板の磁気特性の影響
JFEスチール株式会社 スチール研究所 電磁鋼板研究部 主任研究員 戸田 広朗氏
近年、エネルギーの効率的利用の観点から、各種のモータに対する高性能化や省エネルギー化の要求はますます厳しくなっており、鉄心材料である無方向性電磁鋼板にも更なる高性能化が求められている。一方、モータの高性能化や高効率化のためにはモータの特徴に応じた電磁鋼板の選択も必要である。したがって、設計段階にて様々な特性を有する電磁鋼板でモータ特性を比較検討できることが望ましい。
これまで、JMAGデータベースに搭載されている電磁鋼板は、0.35、0.50mm厚の標準材(JNシリーズ)と歪取焼鈍後の低鉄損材(JNAシリーズ)のみであったが、今回、標準材より高磁束密度の高効率用無方向性電磁鋼板(JNEシリーズ)、高周波鉄損に優れた0.20mm厚材(JNEHシリーズ)、更に6.5%Si鋼と傾斜高Si鋼(JNEX、JNHFシリーズ)が新規に導入されるので、それらの特性について紹介する。
また、SRMの特性に及ぼす無方向性電磁鋼板の磁気特性の影響、および磁界解析を用いたSRMの鉄損計算結果について報告する。

誘導加熱

熱処理シミュレーション技術の現状と展望
埼玉工業大学 先端科学研究所 教授、副学長 巨 東英氏
本講演は、自動車や工作機械などの分野によく行われている鉄鋼部品の熱処理プロセスと関連するシミュレーション技術の現状を述べる。とくに、熱処理においての複数の物理現象の相互作用、例えば、高周波焼入れでは、誘導加熱中の電磁場、温度や組織変化および力学挙動の連成現象を紹介し、複雑な連成現象を解明するためにシミュレーション技術の基礎理論、解析方法といくつかの実施例を説明する。最後に、熱処理シミュレーション技術の将来を予測して、技術発展を展望する。

JMAGとCOSMAPの連携による高周波焼入シミュレーション
電気興業株式会社 高周波統括部 開発部 開発課 粟田 洋平氏
高周波焼入れにおいて、硬化層や歪み量を予測、制御することは重要な課題である。今回、高周波焼入れにおける加熱過程(電磁界解析と熱解析の連成解析)をJMAGで行い、冷却時の相変態・変形解析を熱処理プロセスシミュレーションソフトウェアCOSMAPで行う。
加熱・冷却時の温度履歴および焼入れ後の硬度や変形量を定量的に評価したので、その解析事例について紹介する。

CAE技術を用いたクランクシャフト高周波焼入れ最適化(第2報)
富士重工業株式会社 生産技術研究部 稲見 顕子氏
クランクシャフトの高周波焼き入れ工程で発生する不具合を、図面段階で評価し最適化をするためJMAG-Designerを用いた加熱工程の温度分布履歴の予測に取り組んでいる。第2報として、精度向上に取り組んだので報告する。

大型リング部品の加熱変形を考慮した高周波加熱シミュレーション
高周波熱錬株式会社 研究開発センター CAE開発課 課長 堀野 孝氏
建設機械や工作機械などの大型部品を高周波焼入れする際、硬化層深さを確保するために数分程度の長時間加熱が必要となる場合が多い。この場合、加熱中にワーク内部温度が大きく上昇し、加熱コイルとワーク加熱面の相対位置がmm単位で変化することで、ワーク表面の発熱状況が大きく変化する。
そこで、大型リング部品を対象とした加熱試験および高周波加熱シミュレーションを実施し、ワークの加熱変形を考慮したシミュレーションの必要性について検討を行ったので報告する。

Abaqus - JMAG Cosimulation of Induction Heating and Induction Forming Processes
ダッソー・システムズ株式会社 SIMULIA事業部 インダストリー・チーム テクニカル・マネージャー 前田 和博氏
The Co-simulation Engine (CSE) of Abaqus provides a vendor neutral framework for performing multiphysics simulations. It allows coupling among different vendor and private codes that model either a particular physics or the control mechanism governing the application being modeled. The co-simulation functionality between Abaqus and JMAG brings together the advanced modeling capabilities of Abaqus and JMAG with respective strengths in the fields of structural mechanics and electromagnetics. This functionality is capable of coupling various physics by exchanging conjugate physical quantities such as heat flux-temperature and body force-displacement in a conservative manner. The coupling also accounts for mesh deformation in a manner that is completely opaque to the user. In this presentation, we will demonstrate the co-simulation functionality between Abaqus and JMAG using induction heating and induction forming analyses.

モータ2

日英同時通訳 PMモータ内混相流の熱流体解析
コマツ 開発本部 技師 谷村 利伸氏
PMモータでは、磁石の熱減磁の問題を筆頭に、より効果の大きい熱の制御が必要であるが、モータ内の冷却媒体による冷却状況、磁石やロータ、ステータ、コイルなどの温度分布は、現在においても不明な部分が多い。
そのためにモータの電磁界解析、銅損、鉄損解析と熱流体解析のカップリングによる解析が進み始めている。
本報告はJMAG-Designer Ver.12.1からの追加機能となった、発熱分布吐出しのオプションを用いて、PMモータ中の流体を油と空気とした、二相による混相流解析をANSYS fluentで実施することにより、PMモータ内部温度分布の推定技術の向上を企図したものである。

日英同時通訳 電気自動車用モータの振動低減の取組み
日産自動車株式会社 企画・先行技術開発本部 先行車両開発部 谷本 勉氏
電気自動車の魅力の一つとして、停止・加速・巡航とすべてのシーンで、高級車に匹敵する静粛性を実現している点が挙げられる。
しかしこれを実現するためには、電気自動車の振動の主要な発生源となっているモータ電磁加振力を抑えることが必要となる。
今回は魅力向上のために低減すべき電磁加振力成分に着目し、加振力発生部位の特定や、その低減方策の検討など、磁場解析を用いた振動低減の取組について紹介する。

熱対策

磁力選別機のためのJMAG-Designerの活用事例と課題
日本マグネティックス株式会社 開発室 渡邉 隆司氏
磁石の力を用いた選別機が、金属リサイクルや、高純度な原料の中の磁性異物除去のために使用されている。
弊社では、所定の磁界を発生させるために電磁石や永久磁石を用いた磁気回路で新規に設計したり、設計段階で磁束密度分布や吸引力などの性能を予測したりするために活用している。
多様な機種に対して、静磁界は大部分が容易に解析できるようになった。
導入している静磁界STと熱解析HTでは、吸引力にはたらく磁性体の運動、電磁石の発熱による永久磁石の熱減磁や経年劣化、等を十分には解析できていないが、現象のモデル化を工夫することで、設計に必要な情報を得ることが出来ているので報告する。

電動モータの開発におけるJMAG活用事例
KYB株式会社 CAE推進部 相模分室 室長 島田 美穂氏
近年、輸送機器の電動化が進む中、KYBでも電動パワーステアリング(EPS)のような電動モータを利用した製品の開発を行っている。モータ設計にはCAEを利用した磁場解析はなくてはならないツールであり、弊社では設計初期段階からJMAGを用いて開発に取り組んでいる。
今回、JMAGによりIPMモータのトルク特性解析、温度予測を行い、その結果と実測との比較を行った事例を紹介する。

12月5日(木):ユーザー会(2日目)

モーニングセッション

日英同時通訳 JMAG-Designerの便利な小技のご紹介
株式会社JSOL 河合 優行
2013年6月にJMAG-Designer Ver.12.1をリリースし、Ver.13.0も間もなくリリースされます。
JMAG-Designerには従来より、知らなくても困らない、けれど知っていると便利な小さな機能が数多くあります。
また、大きな新機能はバージョンアップセミナー等を通じてご紹介しておりますが、セミナーではご紹介していない小さな改良箇所も見逃せません。
本発表では、JMAG-Designer Ver.13.0を含めた最新の改良点とチームワークのデータ共有に役立つ機能を中心に、JMAG-Designerの開発者が伝えたい小さな便利機能をデモを交えてご紹介します。

JMAGと構造解析および熱流体解析ソフトウェアとの連携
株式会社JSOL 鈴木 雄作
電気機器製品の設計には電磁気だけでなく、強度、振動、熱など多面的な評価が欠かせません。
JMAGは電磁界解析だけでなく、熱解析、構造解析を含めたマルチフィジックス解析が可能です。一方で、ユーザースタイルに応じた多様なシステムとの連携にも力をいれています。
本発表では、JMAGの結果を他の熱流体解析や構造解析ソフトウェアに出力する、もしくはそれらの結果からJMAGが受け取るための手法を事例を通して御紹介します。

システム設計とコンポーネント設計(Saber-JMAG連携による設計プロセス改革)
- モータ設計者にとってモデルベース開発のメリットは? -

Synopsys, Inc. Kurt Muller氏、Alan Courtay氏/株式会社JSOL 山田 隆
製品開発の手法としてモデルベース開発(MBD)が注目を集めています。システムの設計・検証の段階で構成要素のコンポーネントを適切なモデルに置き換え、信頼性の高い設計・検証を行うフローが合理的であることは誰もが認めるところだと思います。ただ、MBDではコンポーネント設計者がシステム設計のためにモデルの供出を行うなど、実質的にシステム設計に参画する必要がでてきます。これは従来のコンポーネント開発フローの変更と業務の増加を招く可能性があり、容易に受け入れられない問題も発生しています。これはシステム開発全体としては最適とわかっていてもそのメリットが直接的に感じられないことが原因の1つだと思います。
一方で、MBDが成功している分野もあります。本プレゼンテーションでは、Saberをはじめシステム設計・検証のツール提供とともに多くの実績をもつシノプシスとコンポーネント設計ツールJMAGを提供するJSOLの対話を通じて、コンポーネント開発から見たMBDの価値について考えます。

大型発電機

日英同時通訳 タービン発電機のコイルエンド応力解析
富士電機株式会社 回転機部 黒田 洪平氏
FEMによる電磁界解析は、回転機の分野で広く用いられている。その中でも試作機の製作・試験が容易でない大形回転機では、電磁界解析の信頼性を評価することが最も重要な役割である。
本稿では、タービン発電機の固定子コイルエンドについて、磁界解析と応力解析の連成解析を実施した一例を紹介する。

日英同時通訳 A Tubular Hydro-Generator Through Bolts Failure Analysis
Dongfang Electrical Machinery Co. Ltd, Research & Development Center, Engineer Li Jianfu氏
After running for several years, in the maintenance of a tubular turbine, many through bolts melted, and fatigue fracture, insulation damage were found. First, an analysis is done. Then simulation calculations are done to investigate the additional losses and the electromagnetic force acted on the through-bolts. Finally, the modal is analyzed. The results show that after long-term operation, under the action of the electromagnetic force vibration, fatigue, deformation, short circuit to stator core is formed with key bars, and a lot of heat is generated. That's the reason how the accidents occur. At last, treatment suggestions are proposed. A year after the treatment, the bolts condition are examined and it shows they running well.

JMAG-RT

JMAG-RTを用いたHILSによるモータ制御ECUのソフトウェア検証事例
富士重工業株式会社 スバル技術本部HEV設計部 主事 森田 知洋氏
モータ制御ECUのソフトウェア検証において、特に精密なモータ挙動の評価が求められる場合、モータベンチ等を利用した実機による試験が行われている。しかしながら、実機ベースの検証は網羅性・安全性の面で多大なコストが必要となる。さらに,制御ソフトウェアに変更が生じた場合には、回帰テストによりモータ挙動にどのような変化が生じるかを明確にすることが重要となるが、環境条件による影響を排除し再現性を高めるために、より一層多くのコストが必要となる。
これらの課題を解決するため、HILSを用いて自動的にソフトウェアの検証を実行する自動テストシステムを構築し、モータ制御ECUの障害注入テストを実施した。さらに、モータモデルにJMAG-RTを適用することで、障害発生時のモータ挙動を踏まえたソフトウェア検証を行った。本稿ではこれらのソフトウェア検証事例を紹介する。

JMAG-RTおよびPSIMを用いたモータシステムモデルを活用した自動車のモデルベース開発プロセス
マツダ株式会社 パワートレインシステム開発部 PT制御システム設計グループ 宮腰 穂氏、戸田 浩隆氏
マツダ株式会社 技術研究所 先端材料研究部門 椛嶌 寿行氏
自動車の開発においては、車両システムの複雑化への対応、性能の最適化、開発コストの削減が実現できるプロセスの構築が重要である。その中で、近年は自動車の電気駆動化が進んでおり、この開発プロセスを電気駆動車両に対応させることが必要となってきている。
そうした状況を踏まえ、本報告では下記内容について紹介する。
(1)リアルタイムモータシミュレータJMAG-RTと回路シミュレータPSIMとを連成させることによって、高速高精度な性能予測を広い運転領域について実施する、モータ開発を行う体制整備。
(2) (1)の性能予測と連携した、自動車における燃費などシステム機能の最適化のためのシステム企画、そしてモータを含むパワートレインの制御システム検証を行う体制整備。

JMAG-RTセミナー - JMAG-RTプラットホーム最新状況 -

EV/HEV制御開発向け高精度HILSソリューション
dSPACE Japan株式会社 アプリケーション技術部 シニアアプリケーションエンジニア 福住 公志氏
EV/HEVにとってモーターおよびバッテリおよびその制御装置は車両システムの性能、エネルギー効率などに影響を及ぼす主要なコンポーネントのひとつである。近年、トルクリップルの低減や電費・燃費のさらなる向上などのために、より高度な制御性能が必要とされる。これらの制御装置を開発するために、制御対象をリアルタイムで実現するシミュレータを用いることは、開発期間の短縮やECUソフトウェアの品質向上に対して非常に効果的である。今回は、EV/HEV制御開発のために必要なモーターHILSおよびバッテリHILSについて紹介する。モーターHILSに関しては、JMAG-RTからrttファイルをインポートすることにより、磁気飽和や空間高調波など、より正確なモーター特性を実現することが可能である。

空間高調波モデルを用いたモータHILSと実モータの比較
株式会社エー・アンド・デイ 第2設計開発本部 第3部 金子 和道氏
モータコントローラの開発において、モータHILSは工数の削減やリスク回避といった面から有効である。弊社では、永久磁石同期モータ(PMSM)のモデルを2種類用意している。1つはdq座標系で計算を行うdq変換モデルであり、もう1つはJMAGから得られるパラメータテーブルを利用する空間高調波モデルである。弊社モータHILSはFPGAでモータモデルを動作させることで高い応答性を有する。実モータとモータHILSを比較した結果を示す。

バーチャルモータのトルクリップル低減制御への応用と開発環境
ディエスピーテクノロジ株式会社 開発部 尾崎 順彦氏
JMAG-RTを使用したバーチャルモータを用いたモータ制御システムに関する報告で、PMモータ・SRモータのトルクリップルを低減するモータ制御システムの開発から、トルクリップル低減制御を搭載した組込型コントローラへの対応までをシミュレーション例を交えて報告します。

高周波トランス、リアクトル1

軟磁性材料における鉄損の過渡解析アルゴリズム
トヨタ自動車株式会社 第3電子開発部 主任 早稲倉 真樹氏
DC-DCコンバーターの過渡損失最適制御のための、軟磁性材料コアの過渡損失解析について紹介する。過渡損失解析の計算モデルを開発し、コア損失をリアルタイムに得ることが可能となった。本計算では自動的にコア損失の時間軸における情報を得ることができ、有限要素解析にも適用可能である。

圧粉軟磁性材コアを用いたリアクトル直流重畳特性計算の精度向上
三菱マテリアル株式会社 中央研究所 所長補佐 金川 欣次氏
近年、環境対策の観点から電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)などの開発が進められている。一方、環境問題と共に燃料コストの上昇がEV・HEVの普及を促進し、今後の市場拡大が期待されている。
エンジンに替わりモータを原動機として用いる自動車(XEV)においては、実用的に十分な走行性能や加速性能を得るために、モータの高出力化が求められ、更に小型化・高効率化の要請から高電圧化の開発が進められている。高電圧化を実現するためにはバッテリ電圧を昇圧するためのコンバータが必要となり、その基幹部品であるリアクトルの高効率化、小型化、低コスト化は重要な課題である。
当社ではリアクトル用圧粉軟磁性材料とコア成形の事業を行っているが、開発材を用いたリアクトルの特性を予測することは材料開発の面からも重要であり、その高精度化が求められる。
本稿では、圧粉軟磁性材コアを用いたリアクトルの直流重畳特性についてJMAGを用いて実用的な精度による予測が可能となったのでその内容を報告する。

損失解析

日英同時通訳 Role of Electrical Machines in Electrification
General Electric Global Research Center, Electrical Machines Lab, Senior engineer/Project leader Ayman M. EL-Refaie氏
Over the last few decades, there has been serious effort to replace mechanical and hydraulic systems with electrical systems. This effort also includes replacing fixed-speed and old electrical drives with higher-performance variable-speed drives. This is mainly due to the higher reliability, efficiency and robustness of electrical systems. This trend of "more electric" systems could be seen across a wide range of applications. These include traction, aerospace, actuation, mining, oil & gas, and industrial applications as examples. This push for electrification posed a lot of challenges to develop electrical systems that meet the demanding requirements of the various applications including harsh environments, high power density, high efficiency and fault tolerance in safety-critical applications. At the heart of the electrification effort is the development of advanced electrical machines and drives.
This presentation will provide an overview of the various applications where electrification is taking place. The presentation will focus on electrical machines and drives that have been developed or are currently under development. The focus will be on traction and aerospace applications. The presentation will also cover some general trends in electrical machines and potential areas of research.

日英同時通訳 鉄損解析評価における応力の影響 鋼板加工方法による検証
株式会社安川電機 技術開発本部 開発研究所 エネルギー変換技術グループ 技術担当部長 大戸 基道氏
モータの高効率化が求められている中で電磁界解析による鉄損計算についても高い精度が要求されている。
一方、電磁鋼板にかかる応力が鉄損特性を劣化させることが一般的に言われており、計算結果を評価する際に応力の影響を考慮することは重要である。本発表では鉄損の測定値と解析結果との誤差を、電磁鋼板の加工方法を変えて測定値をとり各加工方法が鉄損に与える影響を調査した結果を報告する。これにより今後、解析で考慮すべき要因が明らかとなった。
また、解析では損失密度分布や応力分布を解析できることが有用であるが、測定技術の向上により実測においても損失密度分布、応力分布の可視化の実現がなされてきているので本発表において報告する。

日英同時通訳 Analysis of Magnet Segmentation for an Electrical Machine used in Hybrid-Cars and Comparison with Calorimetric Measurement
Robert Bosch GmbH David Bauer氏
In electrical machines for hybrid- and electrical cars efficiency and costs are decisive. At this point especially the permanent magnets in permanent magnet synchronous machines are of enormous significance.
It is well known that the remanence and the demagnetization strength of the magnet depends on the occurring temperature within the magnet. Based on the magnets' characteristics it is a key issue to reduce occurring eddy current losses and therefore the temperature in the magnets.
Particularly in case of a single tooth winding, like it is used in the investigated machine sample for hybrid cars, magnet segmentation is an effective way to decrease the corresponding magnet losses. Different possible segmentations are estimated within the presentation by using a simple analytical model. 3D-FEM analysis in JMAG and calorimetric measurement at the analyzed machine are used to compare the identified results.

日英同時通訳 磁場解析を活用した高出力、高効率なEV用モータの開発
日産自動車株式会社 EV技術開発本部 EVパワートレイン開発部 モータ開発グループ 池見 健氏
世界発の量産電気自動車として、専用に設計・デザインされたモデルである『リーフ』に搭載された駆動用モータの開発事例について紹介する。
リーフに搭載された80kW同期型モータは、電動パワートレインとして始めて2011年のワーズ社の10 Best Engineに選出された。
本モータの開発にあたっては、磁場解析技術を活用した日産独自技術を適用することにより、小型・高出力・高効率を達成している。
今回、リーフ用駆動モータの磁気回路設計を行うにあたって、磁場解析を活用した事例を紹介する。

モータ3

クローポール回転機の磁界解析
三菱電機株式会社 先端技術総合研究所 モータ駆動システム技術部 モータグループ 専任 吉澤 敏行氏
クローポール回転機の解析事例について紹介する。クローポール回転機では回転子の形状が特殊であるため3次元解析が必須であり、これまで弊社では回転子のモデリングを主に取り組んできた。今回、JMAGのコイルエンドモデリング機能を用いて固定子のモデリングにも取り組み、コイルエンド形状が結果に与える影響について調査したので報告する。

Comparative Study of Field-Excitation Flux-Switching Motor Against PMSM for ISG Application
Pohang University of Science and Technology (POSTECH), Electrical Engineering Kwanghee Nam氏
In recent years, ISG (Integrated Starter and Generator) system receives great attention for electric vehicle (EV) and hybrid electric vehicle (HEV) applications. For cost-effect machine design, a structure of 12slot-10pole field-excitation flux switching synchronous machine (FEFSSM) is analyzed. The active parts such as the field excitation coil and armature coil are located on the stator. The rotor part consists of single piece iron makes it more robust and becoming more suitable to apply for high speed motor drive system application coupled with reduction gear. The design target is the motor with a maximum torque of 40Nm, a maximum power of 10kW and a maximum speed of 16500 rpm. Furthermore, the comparison study of an IPMSM (Interior Permanent Magnet Synchronous Motor) is presented.

空間高調波を界磁エネルギー源とする自励式巻線界磁モータの検討
静岡大学 野口研究室、スズキ株式会社 四輪電動車設計部 青山 真大氏
JMAG-Designer Ver.12の新機能でモータに分布する空間高調波磁束ベクトルや磁束線の可視化が可能になった。
この画期的な新機能を用いることで、空間高調波を界磁エネルギー源として利用できる自励式巻線界磁モータの研究に現在取り組んでいる。
本発表では、自励式巻線界磁モータの理論、駆動特性について報告することに加え、空間高調波を可視化できるうれしさとその可能性について報告する。

高周波トランス、リアクトル2

リアクトルの固有周波数の実測とJMAGシミュレーションの比較検討(要素のモデル化の精緻化)
田淵電機株式会社 トランス技術開発部 上田 幸平氏
近年、リアクトルはパワーコンディショナーや電気自動車などにおいて高周波領域での使用が増えている。このとき問題になるのが、リアクトルの騒音である。騒音の原因としては、高周波電流による電磁振動とリアクトルの固有周波数の2つが考えられる。
電気的特性と異なり、これらの振動・騒音を予測することは非常に難しいため、CAEの使用が重要になる。
今回、固有周波数の取得のため固有モード解析を実施し、実測との比較検討を行った事例について紹介する。

インダクタ部品の簡易シミュレーション手法
パナソニック株式会社 オートモーティブ & インダストリアルシステムズ社 回路部品事業部 開発企画グループ 主任技師 植松 秀典氏
シミュレーション導入における課題の一つとして、ソフトの操作方法習得が挙げられます。
そこでExcelとJMAGを組み合わせた簡易シミュレーションの仕組みを作成することにより、シミュレーション未経験の設計担当者でもシミュレーション実施による設計を可能にしました。
本セッションではその仕組みの内容説明と、インダクタ部品における事例について紹介します。

パワーエレクトロニクスにおける高機能複合トランスの開発
株式会社村田製作所 技術・事業開発本部 上級研究員、同志社大学大学院 客員教授 細谷 達也氏
近年、次世代パワーエレクトロニクス技術として、複数の電力磁気部品の機能を一体化する高機能複合トランスの研究開発が活発化している。先進技術では、高機能複合トランスの開発は、電気絶縁と電圧変換を行うトランス、共振現象を起こす共振インダクタ、出力電流を平滑する平滑インダクタ、そしてノイズを抑制するフィルタといった4つの機能を1つの電力磁気部品に集積化することに成功している。高機能複合トランスの開発には、磁気回路を電気回路に対比させる新しい双対電磁回路解析法や有限要素法が用いられる。これらの先進技術を紹介する。

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2013年11月26日


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